CN105546123A - 降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置及其方法 - Google Patents

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杨小龙
徐武彬
高尚晗
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Abstract

本发明公开降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，该装置包括圆环状的第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体和第四永磁体。本发明还公开一种降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的方法，该方法在大间隙磁性流体密封系统内磁性流体密封的两侧分别设置一对相斥的径向充磁型永磁体，即第一永磁体和第二永磁体、第三永磁体和第四永磁体，使转轴在永磁体之间磁场力的作用下运行更平稳，从而减小大间隙磁性流体密封系统中转轴的偏心量，克服现有大间隙磁性流体密封装置由于转轴的偏心导致密封性能可靠性较差的难题，提高了大间隙条件下磁性流体密封的耐压能力和密封性能的可靠性。

Description

降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置及其方法
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置及其方法。
背景技术
密封主要目的是保护工作介质，防止工作介质泄漏或者污染，随着工业的快速发展密封在工业设备及机械制造领域中起着越来越重要的作用，密封不良会造成密封介质泄漏，污染环境，同时外界杂质侵入设备污染密封介质，严重影响生产正常运行，造成巨大的生产浪费和经济损失。随着经济的日益发展，工业设备等相关领域对密封性能要求越来越高，传统的密封方式已经难以满足某些特殊场合的密封要求，磁流体技术的发展推动了磁流体密封技术的发展，磁流体密封技术在密封领域正发挥越来越重要的作用。磁流体密封发展趋势要求需要提高密封可靠性及密封能力。当磁性流体密封技术应用在大直径、高速及重载密封环境中时，转轴的较大径向跳动量要求密封间隙也较大，而在较大的密封间隙内，即使较小的转速也会引起转轴的偏心从而导致磁性流体密封性能的下降甚至失效。因此解决大间隙磁性流体密封转轴的偏心问题对于提高磁性流体密封性能的可靠性具有重要的意义。
发明内容
本发明旨在提供一种降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置及其方法，从而解决现有大间隙密封装置存在的耐压性能较低的难题，使得该密封技术成功应用于高速重载等领域中。
本发明的技术方案如下：
本发明的降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，包括圆环状的第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体和第四永磁体。
所述的第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体、第四永磁体分别设置在大间隙磁性流体密封系统内靠近两侧轴承内侧的位置上，第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体、第四永磁体与轴承之间设置有隔磁环I；所述的第一永磁体和第三永磁体设于外壳的内壁上，所述的第二永磁体和第四永磁体设在大间隙磁性流体密封系统的转轴上；所述的第一永磁体与第二永磁体相斥，第一永磁体和第二永磁体之间留有空隙；所述的第三永磁体和第四永磁体相斥，第三永磁体和第四永磁体之间留有空隙。
所述的第一永磁体和第二永磁体为径向充磁型永磁体，第一永磁体内圆面上的磁性和第二永磁体外圆面上的磁性相同。
所述的第三永磁体和第四永磁体为径向充磁型永磁体，第三永磁体内圆面上的磁性和第四永磁体外圆面上的磁性相同。
所述的第一永磁体内圆面和第二永磁体外圆面的径向距离为10mm-80mm。
所述的第三永磁体内圆面和第四永磁体外圆面的径向距离为10mm-80mm。
所述的大间隙磁性流体密封系统包括轴承、外壳、转轴、极靴、第五永磁体、密封圈；所述的外壳套装在转轴上，所述的轴承分别设于转轴上靠近外壳的两端上；所述的第五永磁体为环状，设置于外壳中部的内壁上，第五永磁体的内圆面与转轴之间存在空隙；所述的第五永磁体两侧分别连接有极靴，极靴的外侧设置隔磁环II，所述的极靴外圆上的凹槽内分别安装有密封圈；所述的第五永磁体为轴向充磁型永磁体。
所述的隔磁环I包括外隔磁环和内隔磁环，外隔磁环设于于第一永磁体、第三永磁体的外侧，内隔磁环设于第二永磁体、第四永磁体的外侧，外隔磁环和内隔磁环位于转轴的同一径向位置上。
本发明还公开一种降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的方法，包括以下步骤：
在大间隙磁性流体密封系统内磁性流体密封的两侧分别设置一对相斥的径向充磁型永磁体，即第一永磁体和第二永磁体、第三永磁体和第四永磁体；所述的第一永磁体和第三永磁体设于外壳的内壁上，所述的第二永磁体和第四永磁体设在转轴上；所述的第一永磁体与第二永磁体相斥，第一永磁体和第二永磁体之间留有空隙；所述的第三永磁体和第四永磁体相斥，第三永磁体和第四永磁体之间留有空隙。
所述的第一永磁体内圆面和第二永磁体外圆面的径向距离为10mm-80mm。
所述的第三永磁体内圆面和第四永磁体外圆面的径向距离为10mm-80mm。
本发明的大间隙磁性流体密封装置的安装过程如下：将密封圈分别安装在极靴外圆上的凹槽内；组装第五永磁体及其两侧的极靴，并将磁性流体注入极靴的內圆面上形成密封组件，将密封组件从左侧安装在转轴上；在极靴的外侧安装隔磁环II；在左侧的隔磁环II的外侧安装第一永磁体及与其对应的第二永磁体，在右侧隔磁环II的外侧安装第三永磁体及与其对应的第四永磁体；在左右两组永磁体的外侧安装隔磁环I；隔磁环I的外侧连接轴承；将外壳套装在上述部件的外表面上，使左侧的轴承紧靠外壳的左内端面；最后通过端盖与外壳右端的螺纹连接压紧右侧轴承的外圈。
本发明根据永磁体同性磁极相斥异性相吸的原理，在大间隙磁性流体密封系统内磁性流体密封的两侧分别设置一对相斥的径向充磁型永磁体，从而实现降低大间隙磁性流体密封中转轴偏心的方法。
本发明克服了现有大间隙磁性流体密封装置由于转轴的偏心导致密封性能可靠性较差的的难题，提高了大间隙条件下磁性流体密封的耐压能力和密封可靠性，扩大了其安全工作范围。
附图说明
附图1为大间隙磁性流体密封装置示意图
图中各序号标示及其对应的结构名称如下：1-第一永磁体，2-第二永磁体，3-第三永磁体，4-第四永磁体，5-内隔磁环，6-轴承，7-外隔磁环，8-隔磁环II，9-极靴，10-第五永磁体，11-密封圈，12-外壳，13-转轴，14-端盖。
具体实施方式
下面结合附图利用实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
如附图1所示，降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，包括圆环状的第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3和第四永磁体4；第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3、第四永磁体4分别设置在大间隙磁性流体密封系统内靠近两侧轴承6内侧的位置上，第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3、第四永磁体4与轴承6之间设置有隔磁环I；第一永磁体1和第三永磁体3设于大间隙磁性流体密封系统的外壳12的内壁上，第二永磁体2和第四永磁体4设在大间隙磁性流体密封系统的转轴13上；第一永磁体1与第二永磁体2相斥，位于转轴13的同一径向上，第一永磁体1和第二永磁体2之间留有空隙；第三永磁体3和第四永磁体4相斥，位于转轴13的同一径向上，第三永磁体3和第四永磁体4之间留有空隙。
第一永磁体1和第二永磁体2均为径向充磁型永磁体，第一永磁体1内圆面上的磁性和第二永磁体2外圆面上的磁性相同；第三永磁体3和第四永磁体4均为径向充磁型永磁体，第三永磁体3内圆面上的磁性和第四永磁体4外圆面上的磁性相同。
第一永磁体1内圆面和第二永磁体2外圆面的径向距离为10mm；第三永磁体3内圆面和第四永磁体4外圆面的径向距离为10mm。
大间隙磁性流体密封系统包括轴承6、外壳12、转轴13、极靴9、第五永磁体10、密封圈11；外壳12套装在转轴13上，轴承6分别设于转轴13上靠近外壳12的两端上；第五永磁体10为环状，设置于外壳12中部的内壁上，第五永磁体10的内圆面与转轴13之间存在空隙；第五永磁体10两侧分别连接有极靴9，极靴9的外侧设置隔磁环II8，极靴9外圆上的凹槽内分别安装有密封圈11；第五永磁体10为轴向充磁型永磁体。
隔磁环I包括外隔磁环7和内隔磁环5，外隔磁环7设于于第一永磁体1、第三永磁体3的外侧，内隔磁环5设于第二永磁体2、第四永磁体4的外侧，外隔磁环7和内隔磁环5位于转轴13的同一径向位置上。
本发明还公开一种降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的方法，包括以下步骤：
在大间隙磁性流体密封系统内磁性流体密封的两侧分别设置一对相斥的径向充磁型永磁体，即第一永磁体1和第二永磁体2、第三永磁体3和第四永磁体4；第一永磁体1和第三永磁体3设于外壳12的内壁上，第二永磁体2和第四永磁体4设在转轴13上；第一永磁体1与第二永磁体2相斥，第一永磁体1和第二永磁体2之间留有空隙；第三永磁体3和第四永磁体4相斥，第三永磁体3和第四永磁体4之间留有空隙。
第一永磁体1内圆面和第二永磁体2外圆面的径向距离为10mm；第三永磁体3内圆面和第四永磁体4外圆面的径向距离为10mm。
本实施例的大间隙磁性流体密封装置的安装过程如下：将密封圈11分别安装在极靴9外圆上的凹槽内；组装第五永磁体10及其两侧的极靴9，并将磁性流体注入极靴的內圆面上形成密封组件，将密封组件从左侧安装在转轴13上；在极靴9的外侧安装隔磁环II8；在左侧的隔磁环II8的外侧安装第一永磁体1及与其对应的第二永磁体2，在右侧隔磁环II8的外侧安装第三永磁体3及与其对应的第四永磁体4；在左右两组永磁体的外侧安装隔磁环I；隔磁环I的外侧连接轴承6；将外壳12套装在上述部件的外表面上，使左侧的轴承6紧靠外壳12的左内端面；最后通过端盖14与外壳12右端的螺纹连接压紧右侧轴承6的外圈。
实施例2
如附图1所示，降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，包括圆环状的第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3和第四永磁体4；第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3、第四永磁体4分别设置在大间隙磁性流体密封系统内靠近两侧轴承6内侧的位置上，第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3、第四永磁体4与轴承6之间设置有隔磁环I；第一永磁体1和第三永磁体3设于大间隙磁性流体密封系统的外壳12的内壁上，第二永磁体2和第四永磁体4设在大间隙磁性流体密封系统的转轴13上；第一永磁体1与第二永磁体2相斥，位于转轴13的同一径向上，第一永磁体1和第二永磁体2之间留有空隙；第三永磁体3和第四永磁体4相斥，位于转轴13的同一径向上，第三永磁体3和第四永磁体4之间留有空隙。
第一永磁体1和第二永磁体2均为径向充磁型永磁体，第一永磁体1内圆面上的磁性和第二永磁体2外圆面上的磁性相同；第三永磁体3和第四永磁体4均为径向充磁型永磁体，第三永磁体3内圆面上的磁性和第四永磁体4外圆面上的磁性相同。
第一永磁体1内圆面和第二永磁体2外圆面的径向距离为40mm；第三永磁体3内圆面和第四永磁体4外圆面的径向距离为40mm。
大间隙磁性流体密封系统包括轴承6、外壳12、转轴13、极靴9、第五永磁体10、密封圈11；外壳12套装在转轴13上，轴承6分别设于转轴13上靠近外壳12的两端上；第五永磁体10为环状，设置于外壳12中部的内壁上，第五永磁体10的内圆面与转轴13之间存在空隙；第五永磁体10两侧分别连接有极靴9，极靴9的外侧设置隔磁环II8，极靴9外圆上的凹槽内分别安装有密封圈11；第五永磁体10为轴向充磁型永磁体。
隔磁环I包括外隔磁环7和内隔磁环5，外隔磁环7设于于第一永磁体1、第三永磁体3的外侧，内隔磁环5设于第二永磁体2、第四永磁体4的外侧，外隔磁环7和内隔磁环5位于转轴13的同一径向位置上。
本发明还公开一种降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的方法，包括以下步骤：
在大间隙磁性流体密封系统内磁性流体密封的两侧分别设置一对相斥的径向充磁型永磁体，即第一永磁体1和第二永磁体2、第三永磁体3和第四永磁体4；第一永磁体1和第三永磁体3设于外壳12的内壁上，第二永磁体2和第四永磁体4设在转轴13上；第一永磁体1与第二永磁体2相斥，第一永磁体1和第二永磁体2之间留有空隙；第三永磁体3和第四永磁体4相斥，第三永磁体3和第四永磁体4之间留有空隙。
第一永磁体1内圆面和第二永磁体2外圆面的径向距离为40mm；第三永磁体3内圆面和第四永磁体4外圆面的径向距离为40mm。
本实施例的大间隙磁性流体密封装置的安装过程与实施例1的相同。
实施例3
如附图1所示，本发明的降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，包括圆环状的第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3和第四永磁体4；第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3、第四永磁体4分别设置在大间隙磁性流体密封系统内靠近两侧轴承6内侧的位置上，第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3、第四永磁体4与轴承6之间设置有隔磁环I；第一永磁体1和第三永磁体3设于大间隙磁性流体密封系统的外壳12的内壁上，第二永磁体2和第四永磁体4设在大间隙磁性流体密封系统的转轴13上；第一永磁体1与第二永磁体2相斥，位于转轴13的同一径向上，第一永磁体1和第二永磁体2之间留有空隙；第三永磁体3和第四永磁体4相斥，位于转轴13的同一径向上，第三永磁体3和第四永磁体4之间留有空隙。
第一永磁体1和第二永磁体2均为径向充磁型永磁体，第一永磁体1内圆面上的磁性和第二永磁体2外圆面上的磁性相同；第三永磁体3和第四永磁体4均为径向充磁型永磁体，第三永磁体3内圆面上的磁性和第四永磁体4外圆面上的磁性相同。
第一永磁体1内圆面和第二永磁体2外圆面的径向距离为80mm；第三永磁体3内圆面和第四永磁体4外圆面的径向距离为80mm。
大间隙磁性流体密封系统包括轴承6、外壳12、转轴13、极靴9、第五永磁体10、密封圈11；外壳12套装在转轴13上，轴承6分别设于转轴13上靠近外壳12的两端上；第五永磁体10为环状，设置于外壳12中部的内壁上，第五永磁体10的内圆面与转轴13之间存在空隙；第五永磁体10两侧分别连接有极靴9，极靴9的外侧设置隔磁环II8，极靴9外圆上的凹槽内分别安装有密封圈11；第五永磁体10为轴向充磁型永磁体。
隔磁环I包括外隔磁环7和内隔磁环5，外隔磁环7设于于第一永磁体1、第三永磁体3的外侧，内隔磁环5设于第二永磁体2、第四永磁体4的外侧，外隔磁环7和内隔磁环5位于转轴13的同一径向位置上。
本发明还公开一种降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的方法，包括以下步骤：
在大间隙磁性流体密封系统内磁性流体密封的两侧分别设置一对相斥的径向充磁型永磁体，即第一永磁体1和第二永磁体2、第三永磁体3和第四永磁体4；第一永磁体1和第三永磁体3设于外壳12的内壁上，第二永磁体2和第四永磁体4设在转轴13上；第一永磁体1与第二永磁体2相斥，第一永磁体1和第二永磁体2之间留有空隙；第三永磁体3和第四永磁体4相斥，第三永磁体3和第四永磁体4之间留有空隙。
第一永磁体1内圆面和第二永磁体2外圆面的径向距离为80mm；第三永磁体3内圆面和第四永磁体4外圆面的径向距离为80mm。
本实施例的大间隙磁性流体密封装置的安装过程与实施例1的相同。

Claims (11)

1.降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，包括圆环状的第一永磁体(1)、第二永磁体(2)、第三永磁体(3)和第四永磁体（4），其特征在于：
所述的第一永磁体(1)、第二永磁体(2)、第三永磁体(3)、第四永磁体（4）分别设置在大间隙磁性流体密封系统内靠近两侧轴承（6）内侧的位置上，第一永磁体(1)、第二永磁体(2)、第三永磁体(3)、第四永磁体（4）与轴承（6）之间设置有隔磁环I；所述的第一永磁体(1)和第三永磁体(3)设于大间隙磁性流体密封系统的外壳（12）的内壁上，所述的第二永磁体(2)和第四永磁体（4）设在大间隙磁性流体密封系统的转轴（13）上；所述的第一永磁体(1)与第二永磁体(2)相斥，位于转轴（13）的同一径向上，第一永磁体(1)和第二永磁体(2)之间留有空隙；所述的第三永磁体(3)和第四永磁体（4）相斥，位于转轴（13）的同一径向上，第三永磁体(3)和第四永磁体（4）之间留有空隙。
2.如权利要求1所述的降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，其特征在于：所述的第一永磁体(1)和第二永磁体(2)均为径向充磁型永磁体，第一永磁体(1)内圆面上的磁性和第二永磁体(2)外圆面上的磁性相同。
3.如权利要求1或2所述的降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，其特征在于：所述的第三永磁体(3)和第四永磁体（4）均为径向充磁型永磁体，第三永磁体(3)内圆面上的磁性和第四永磁体（4）外圆面上的磁性相同。
4.如权利要求1所述的降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，其特征在于：所述的第一永磁体(1)内圆面和第二永磁体(2)外圆面的径向距离为10mm-80mm。
5.如权利要求1所述的降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，其特征在于：所述的第三永磁体(3)内圆面和第四永磁体（4）外圆面的径向距离为10mm-80mm。
6.如权利要求1所述的降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，其特征在于：所述的大间隙磁性流体密封系统包括轴承（6）、外壳（12）、转轴（13）、极靴（9）、第五永磁体（10）、密封圈（11）；所述的外壳（12）套装在转轴（13）上，所述的轴承（6）分别设于转轴（13）上靠近外壳（12）的两端上；所述的第五永磁体（10）为环状，设置于外壳（12）中部的内壁上，第五永磁体（10）的内圆面与转轴（13）之间存在空隙；所述的第五永磁体（10）两侧分别连接有极靴（9），极靴（9）的外侧设置隔磁环II（8），所述的极靴（9）外圆上的凹槽内分别安装有密封圈（11）。
7.如权利要求6所述的降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，其特征在于：所述的隔磁环I包括外隔磁环（7）和内隔磁环（5），外隔磁环（7）设于于第一永磁体（1）、第三永磁体（3）的外侧，内隔磁环（5）设于第二永磁体（2）、第四永磁体（4）的外侧，外隔磁环（7）和内隔磁环（5）位于转轴（13）的同一径向位置上。
8.如权利要求6所述的降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的装置，其特征在于：所述的第五永磁体（10）为轴向充磁型永磁体。
9.一种降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的方法，其特征在于包括以下步骤：
在大间隙磁性流体密封系统内磁性流体密封的两侧分别设置一对相斥的径向充磁型永磁体，即第一永磁体(1)和第二永磁体(2)、第三永磁体(3)和第四永磁体（4）；所述的第一永磁体(1)和第三永磁体(3)设于外壳（12）的内壁上，所述的第二永磁体(2)和第四永磁体（4）设在转轴（13）上；所述的第一永磁体(1)与第二永磁体(2)相斥，第一永磁体(1)和第二永磁体(2)之间留有空隙；所述的第三永磁体(3)和第四永磁体（4）相斥，第三永磁体(3)和第四永磁体（4）之间留有空隙。
10.如权利要求9所述的降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的方法，其特征在于：所述的第一永磁体(1)内圆面和第二永磁体(2)外圆面的径向距离为10mm-80mm。
11.如权利要求9所述的降低大间隙磁性流体密封系统转轴偏心的方法，其特征在于：所述的第三永磁体(3)内圆面和第四永磁体（4）外圆面的径向距离为10mm-80mm。
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